長(zhǎng)江三峽河段過(guò)閘船舶信用模糊綜合評(píng)價(jià)

趙尊榮，楊 利，靳海寧，夏 炎

(長(zhǎng)江三峽通航管理局，湖北 宜昌 443002)

三峽和葛洲壩船閘于2011年貨運(yùn)通過(guò)量均破1億t大關(guān)，提前19年達(dá)到設(shè)計(jì)值；2018年兩壩樞紐通過(guò)量均超過(guò)1.44億t，過(guò)閘供需矛盾突出。部分船舶、船公司為追求經(jīng)濟(jì)效益，過(guò)閘失信行為時(shí)常發(fā)生，擾亂了過(guò)閘通航的公平秩序。通航管理部門(mén)先后制定了《三峽河段過(guò)閘船舶誠(chéng)信管理辦法》(簡(jiǎn)稱《辦法》)和配套的實(shí)施細(xì)則，以加強(qiáng)船舶過(guò)閘行為信用管理。但當(dāng)前過(guò)閘船舶誠(chéng)信管理仍存在不足之處：1)計(jì)分規(guī)則主要基于人的主觀意識(shí)進(jìn)行判斷，缺乏指標(biāo)因素的量化分析；2)根據(jù)計(jì)分累加對(duì)過(guò)閘行為進(jìn)行綜合評(píng)定，缺少對(duì)各指標(biāo)權(quán)重計(jì)算和模型研究，亟需對(duì)船舶過(guò)閘信用進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)研究。

1 基于船舶過(guò)閘流程的信用管理需求分析

船舶過(guò)閘包括資料登記入網(wǎng)、遠(yuǎn)程申報(bào)、錨地待閘、海事安檢、過(guò)壩航行等一系列流程[1]，為打造陽(yáng)光、公正的過(guò)閘通航環(huán)境，各部門(mén)根據(jù)職責(zé)分工參與到過(guò)閘流程特定環(huán)節(jié)的信用管理，對(duì)照各部門(mén)信用管理核心需求見(jiàn)表1。

表1 各管理部門(mén)船舶過(guò)閘信用管理核心需求

2 構(gòu)建船舶過(guò)閘行為信用指標(biāo)體系

船舶過(guò)閘信用指標(biāo)體系構(gòu)建過(guò)程遵循合法性、全面性、層次性、可操作性原則，基于船舶過(guò)閘流程參與其信用管理方的需求分析，征集歸納整理專(zhuān)家意見(jiàn)，得出三峽河段船舶過(guò)閘綜合信用評(píng)價(jià)一級(jí)指標(biāo)分為船公司信用u1、船舶信用u2、船員信用u3[2-3]，其中具體包含法規(guī)履約情況、船舶申報(bào)準(zhǔn)確率、安檢合格率等共計(jì)16個(gè)二級(jí)指標(biāo)。在三峽河段過(guò)閘船舶信用指標(biāo)體系構(gòu)建的框架下，確定誠(chéng)信評(píng)價(jià)指標(biāo)體系層次如圖1所示。

圖1 三峽河段船舶誠(chéng)信評(píng)價(jià)指標(biāo)體系

3 建立船舶過(guò)閘信用模糊綜合評(píng)價(jià)模型

模糊綜合評(píng)價(jià)[4]是應(yīng)用模糊變換原理和最大隸屬原則，實(shí)現(xiàn)定量指標(biāo)與定性分析得到的數(shù)據(jù)相結(jié)合，從而進(jìn)行綜合研究，其原理為：設(shè)有兩個(gè)論域，因子集合U={u1,u2,…,un}(ui為評(píng)價(jià)因子)；評(píng)語(yǔ)集合V={v1,v2，…,vn}(vi為評(píng)價(jià)等級(jí))。對(duì)U中的每一個(gè)因子ui做單因子評(píng)價(jià)f(ui)，則隸屬度函數(shù)f可以看作是從U→V的模糊映射，通過(guò)映射可以推導(dǎo)出模糊矩陣R:

R=(rij)m×n(0≤rij≤1)

(1)

式中：rij為因子集合U中因子ui對(duì)應(yīng)的評(píng)價(jià)集合V中等級(jí)vi的隸屬度。

若存在一個(gè)集合上的模糊子集合A={a1,a2,…,an},以向量表示則有A=(a1,a2,…,an)，且有

(2)

式中：ai為第i個(gè)因子權(quán)重。則可確定U→V的模糊變換B，B為模糊合成結(jié)果(“?”為模糊算子，采用實(shí)數(shù)乘法)：

B=A?R,記B=(b1,b2，…,bn)

(3)

其中bj為評(píng)價(jià)對(duì)象對(duì)應(yīng)評(píng)價(jià)等級(jí)vi的隸屬度，根據(jù)最大隸屬度原則，如果：bj0=max{bj:1≤j≤m}，則bj0就是最終評(píng)價(jià)等級(jí)結(jié)果對(duì)應(yīng)的等級(jí)。

3.1 因子集合及評(píng)語(yǔ)集合確定

根據(jù)船舶過(guò)閘信用指標(biāo)評(píng)價(jià)體系，將因子集合U分為2個(gè)層次：第一級(jí)指標(biāo)因子集合為U={u1,u2,u3}；第二級(jí)指標(biāo)因子集合為：u1={u1,1,u1,2,u1,3,u1,4,u1,5,u1,6}、u2={u2,1,u2,2,u2,3,u2,4,u2,5}、u3={u3,1,u3,2,u3,3,u3,4,u3,5}。

為分類(lèi)描述河段船舶過(guò)閘行為信用度，劃分確定船舶誠(chéng)信評(píng)價(jià)等級(jí)，即設(shè)定船舶過(guò)閘信用評(píng)語(yǔ)集合V={AA,A,BB,B,C},其對(duì)應(yīng)的信用等級(jí)量化及定義見(jiàn)表2。

表2 信用評(píng)價(jià)等級(jí)量化及定義

3.2 層次分析法定權(quán)

層次分析法[5]具有理論成熟、應(yīng)用廣泛、操作性強(qiáng)的特點(diǎn)，船舶過(guò)閘信用指標(biāo)因子權(quán)重采用專(zhuān)家調(diào)查與層次分析相結(jié)合的方法求取。專(zhuān)家依據(jù)標(biāo)度法打分獲取船公司、船舶、船員的比較分值，構(gòu)造判斷矩陣，并通過(guò)一致性檢驗(yàn)后，計(jì)算得到過(guò)閘船舶信用一級(jí)各指標(biāo)權(quán)重值，見(jiàn)表3。同理可得二級(jí)指標(biāo)船公司船舶、船員下屬指標(biāo)權(quán)重見(jiàn)表4，所有指標(biāo)因子權(quán)重值見(jiàn)圖2。

表3 準(zhǔn)則層指標(biāo)權(quán)重確定

注：一致性比率CR=0.051。

表4 各指標(biāo)權(quán)重確定

圖2 各信用指標(biāo)因子權(quán)重值

運(yùn)用層次分析法對(duì)過(guò)閘信用指標(biāo)權(quán)重進(jìn)行計(jì)算，其對(duì)應(yīng)權(quán)重值為科學(xué)研究各指標(biāo)影響因素的計(jì)分細(xì)則提供了依據(jù)，同時(shí)，也是船舶過(guò)閘信用模糊綜合評(píng)定的權(quán)重?cái)?shù)據(jù)基礎(chǔ)。

3.3 構(gòu)建評(píng)判矩陣

3.3.1評(píng)判矩陣的建立

引入評(píng)判矩陣R，R為從指標(biāo)A到評(píng)語(yǔ)集合V(向量化)的模糊轉(zhuǎn)換器，每輸入一組因素權(quán)重向量W，輸出一組相應(yīng)的評(píng)判結(jié)果B，見(jiàn)圖3。

圖3 模糊綜合評(píng)判模型

每一個(gè)指標(biāo)的確定都是由指標(biāo)下層的若干因素綜合確定，為得到單指標(biāo)的模糊評(píng)判向量，應(yīng)找到指標(biāo)下層各因素對(duì)評(píng)語(yǔ)集合中各評(píng)語(yǔ)等級(jí)的隸屬度。

Rij=(Aij,1,Aij,2,Aij,3,Aij,4,Aij,5)

(4)

將這一指標(biāo)下一層指標(biāo)的評(píng)判向量進(jìn)行綜合，得到指標(biāo)的綜合評(píng)判矩陣Ri：

(5)

3.3.2隸屬度的確定

建立指標(biāo)綜合評(píng)判矩陣后，進(jìn)一步確定指標(biāo)對(duì)評(píng)語(yǔ)集各個(gè)評(píng)語(yǔ)的隸屬度[6]。可量化指標(biāo)根據(jù)信用等級(jí)容忍區(qū)間劃分不同隸屬度值，對(duì)船舶過(guò)閘信用可量化指標(biāo)劃分等級(jí)見(jiàn)表5。

表5 船舶過(guò)閘信用可量化指標(biāo)隸屬度等級(jí)劃分

其他難以量化指標(biāo)(如船舶適航情況等)均按好、較好、一般、較差、差5個(gè)等級(jí)進(jìn)行劃分，指標(biāo)根據(jù)專(zhuān)家經(jīng)驗(yàn)打分確定其隸屬等級(jí)，統(tǒng)計(jì)每個(gè)指標(biāo)隸屬評(píng)語(yǔ)等級(jí)Vx的頻數(shù)Tx，得出隸屬度：

(6)

式中：p為專(zhuān)家總?cè)藬?shù)。

3.4 模糊綜合評(píng)判

3.4.1一級(jí)模糊綜合評(píng)判

一級(jí)模糊綜合評(píng)判集合Bi向量化后:

Bi=Wi·Ri=(Wi1,Wi2,…,Win)?

(7)

式中：Wi為準(zhǔn)則層權(quán)重向量；Ri為指標(biāo)層評(píng)判矩陣；“?”為模糊算子(本文采用實(shí)數(shù)乘法)。

3.4.2二級(jí)模糊綜合評(píng)判

由于所建立的信用評(píng)價(jià)指標(biāo)體系具有目標(biāo)層、準(zhǔn)則層、指標(biāo)層，一級(jí)模糊綜合評(píng)判只是計(jì)算出了準(zhǔn)則層各個(gè)單指標(biāo)評(píng)價(jià)結(jié)果，為求目標(biāo)層的評(píng)價(jià)結(jié)果，需要進(jìn)行二級(jí)模糊綜合評(píng)判：

(8)

3.5 信用等級(jí)綜合評(píng)定

為確定特定船舶過(guò)閘行為信用評(píng)價(jià)綜合得分情況，引入分?jǐn)?shù)集合，將表2評(píng)價(jià)等級(jí)區(qū)間進(jìn)行量化，取區(qū)間中間值作為該等級(jí)的量化分值見(jiàn)表6。

得到評(píng)價(jià)分?jǐn)?shù)集合F，向量化后則有F=(f1,f2,…,f5)T=(95，85，75，65，30)T，所以三峽河段船舶過(guò)閘信用評(píng)價(jià)綜合得分為：

(9)

計(jì)算三峽河段通航船舶信用模糊綜合得分后，將所得分?jǐn)?shù)與誠(chéng)信評(píng)分等級(jí)表相對(duì)應(yīng)，歸類(lèi)劃分其評(píng)價(jià)等級(jí)。

4 實(shí)例應(yīng)用

選取長(zhǎng)期往返三峽河段過(guò)閘航行商品車(chē)運(yùn)輸船“民恒”輪作為船舶過(guò)閘信用綜合評(píng)價(jià)模型的實(shí)例進(jìn)行驗(yàn)證。通過(guò)三峽升船機(jī)船閘調(diào)度系統(tǒng)查詢，截至2018年10月1日“民恒”輪總申報(bào)過(guò)閘次數(shù)174次，其中安檢合格率96%，申報(bào)準(zhǔn)確率98%，違規(guī)記錄1次，無(wú)險(xiǎn)情事故發(fā)生。

信用指標(biāo)因子權(quán)重值計(jì)算結(jié)果已知，船舶過(guò)閘信用評(píng)價(jià)模型應(yīng)用關(guān)鍵在于對(duì)實(shí)例相應(yīng)指標(biāo)的隸屬度等進(jìn)行確定，可量化指標(biāo)隸屬度可根據(jù)過(guò)閘歷史數(shù)據(jù)進(jìn)行確定，對(duì)難以量化的指標(biāo)根據(jù)指標(biāo)衡量因素描述進(jìn)行專(zhuān)家打分，最終得到“民恒”輪模糊測(cè)度的隸屬度數(shù)值見(jiàn)表7。

表7 “民恒”輪模糊測(cè)度的隸屬度值

根據(jù)模糊綜合評(píng)判計(jì)算得到評(píng)判集合B={0.585,0.321,0.071,0.023,0.000}，向量化后通過(guò)式(9)計(jì)算出“民恒”輪過(guò)閘信用評(píng)價(jià)綜合得分為89.68,其過(guò)閘信用綜合評(píng)價(jià)等級(jí)為A，信用較好，評(píng)價(jià)模型計(jì)算值與該船過(guò)閘實(shí)際信用記錄吻合，船舶過(guò)閘信用綜合模型評(píng)價(jià)結(jié)果可信。

5 結(jié)論

1)為構(gòu)建相對(duì)完善的過(guò)閘船舶信用評(píng)價(jià)體系，基于三峽河段船舶過(guò)閘信用管理方的核心需求分析，分別從“三船”即船舶、船員、船公司3類(lèi)一級(jí)指標(biāo)得出信用指標(biāo)因子共計(jì)16項(xiàng)，并計(jì)算出各因子的相對(duì)權(quán)重值，得出船舶遇險(xiǎn)事故、違章違規(guī)率、船舶安檢合格率以及船員業(yè)務(wù)水平與安全責(zé)任意識(shí)是影響船舶過(guò)閘信用的重要因子。

2)運(yùn)用模糊層次分析法構(gòu)建了過(guò)閘船舶信用綜合評(píng)價(jià)模型，實(shí)例驗(yàn)證表明該模型評(píng)價(jià)分值與過(guò)閘船舶信用等級(jí)相符。

3)后續(xù)研究應(yīng)致力于通過(guò)融合累計(jì)更新船舶過(guò)閘數(shù)據(jù)對(duì)模型的完善優(yōu)化，來(lái)實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)信用評(píng)價(jià)，提高過(guò)閘船舶信用評(píng)價(jià)工作的智能化。